本文介绍光通讯网络中光收发模块和数字非易失可变电阻的技能与使用,并侧重剖析新式数字非易失可变电阻DS1847/8在激光技能中对体系参数主动调理的规划及使用。
光收发模块随同光纤通讯网络开展应运而生
近年来，从关于通讯网络技能的信息中发现,它总是和越来越高的频带宽需求有关。事实上,这种状况还在持续,即数量不断添加的电话、传真、调制解调器和计算机,它们对带宽的需求越来越高，以用来传送太比特数字化信息(视频、图画、建模程序以及数据和语音等)。与此一起，那些快速生长的高科技通讯公司正在为满意宽带的需求而尽力。在曩昔的十年，首要力气现已投人到开发光纤网络中，在光网络里，光波经过比头发丝还要细的光纤，以千兆位/秒的速度传输信息。
仍处于开展中的通讯网络具有高度的杂乱性。少量几个大公司企图操纵全球光网络商场，在此布景下,则是多家公司所开发的技能的交融,而每一种都包括了特别的专门技能。DallasSemiconductor公司则归于后者,即特别的专门技能；它们已规划了一系列的可变电阻，特别合适于光收发模块。现在,概述一下Dallas的可变电位器所使用于庞大的通讯网络计划，以便提醒出一些有关通讯网络工业的解决计划。值此应先对关于光收发模块在技能、规范与使用方面作此分折。
概述光收发模块
光收发模块使用
当今,许多制作商都规划和出产光收发模块。而光收发模块的使用在下列几个方面,即同步光纤网络(SONET)和同步数字体系(SDH)、异步传输方式(ATM)、光纤散布数据接口(FDDI)、光纤通道、快速以太网和千兆位以太网等体系。这些体系的称号代表传输协议和规范的世界界说。另一方面，光收发模块自身在前期开发时并没有规则规范的物理特性。
关于兼容性问题
由于认识到产品想进一步取得成功，就有必要考虑兼容性的要求，在1998年，一些制作商联合起来，制订了一个收发模块的多源协议(MSA)。该联合体包括：AMP incorporated，Hewlett-Packard Company和Lucent Technologies Microelectronics Group等等公司。这些公司赞同将模块的尺度减小一半(宽度减至0.535英寸)以及规则了一套模块的封装和引脚摆放,它们可以在很多的、用于高速光纤通道的RJ-45类(包括双工LC、MT-RJ和SC／DC)光衔接器之间交换。
现在，一个新的协会正在起草一份新的光收发模块多源协议(MSA)，代表了一个更大的制作商联合体和新一代的模块。这种多源制作商现在包括Agilent Technologies，Hitachi cabl，IBM，Molex等均15家闻名公司。模块规范现在被称为小外型可插拔(SFP)并有望到达5.0Gb／s的传输速率。该规范反映了业界关于在更小体积、更高速度的热插拔模块内完成高密度信号传送的寻求。
光收发模块概念
找到可变电阻(特别专门技能的电位器)在光收发模块技能中的方位，将有助于了解关于收发模块的一些基础知识。模块先将输入的光波转变为电信号，一起将输出的电信号转变为光信号。而从根本上来讲，光收发器模块是根据半导体激光技能。模块是一块印刷电路板(PCB)，它具有必定带宽的光源,其光源来自一个细微的半导体芯片,即一个发光二极管或激光二极管。而光源频率在红外谱近处，可调制以数十GHz信号，供给一个广大的带宽。
光收发模块的信号通道与规划
模块接纳端的接纳口接至输人光纤，光电检测二极管将光信号转变为电信号，接着被扩大，以便将时钟和数据康复并解复用,以及经过电接口输出。光电检测器要求一个主动操控功率的偏置电路，以供给安稳的作业电压,见图1所示。相同,在模块发送端，时钟和数据位的电信号经过同步、锁存后，被送至激光驱动器。最终，激光驱动器将信号以电流办法调制激光二极管，将电能转变为光。
在选用激光二极管的规划中，选用一只光电检测器监测激光二极管的输出，然后，经过反应环路，再将光信号回馈给电路，以丈量激光管的实践输出功率．这种反应可以安稳激光管输出功率。但光反应是这种规划中的一个缺点。现在己选用一种新的激光技能,即笔直腔体外表发射激光器(VCSEL),由于它只需极低的驱动电流而一般不需求光电检测器。
值此要阐明的是,激光驱动器有必要做两件作业：首要它有必要坚持一个安稳的DC偏置，以设定激光器的作业点；别的它还有必要供给—个调制电流来承载信号。跟着制作商尽力添加收发器的信号吞吐率，激光源的作业常数有必要检细心地加以规范，以更好地操控光输出。
关于激光二极管和VCSEL(笔直腔体外表发射激光器)
Fabu-Perot类型的激光二极管从芯片狭隘的边际宣布相干光线,且反射镜处于边际或安装在芯片的外部。不管怎样，关于未来的通讯工业，更有出路的激光源是VCSEL。就好像其称号所述，VCSEL从坐落芯片顶端(未来或许选用底部)的一个直径5至25微米的圆形腔体上笔直地宣布激光光柱。反射镜摆放在腔体的两头称为“散布式布喇格反射器”。将来,选用多元VCSEL阵列的并行光互连将到达兆兆字节的吞吐率。
现在各研究机构正在开发更遍及使用的VCSEL规划。与边际发射器比较，VCSEL需求的电流更小,具有更低的发射激光门限(1mA或2mA比照30mA)。在这种状况下，简略的电流操控一般就足以满意要求，而无需光电检测器监测输出。VCSEL发射孔径适当大，这就意味着输出光柱的散射角(发散程度)适当小，当然，这也存在出产和加工方面的几个长处：首要，VCSEL的片芯更小,然后答应更多的VCSEL安排到同一个晶片上；其次，处于整个晶片上的一切VCSEL可以当即得到测验；最终，VCSEL在作业中比激光二极管更为牢靠，具有更长的寿数和更低的失功率。
无沦是激光二极管仍是VCSEL，在任何一个光收发器中的激光发射器都是半导体，其光电效应都依赖于电流、电压和阻抗的相互作用，下列的一些要素都会影响到安全性和功用：
．激光输出对温度过于灵敏；
．激光输出功率跟着激光的寿数而改变，而且温度的升高将加速老化；
．由于VCSEL比激光二极管作业时的电流和湿度都要低，因而，其毛病率也成份额地下降；
．激光发射器需求维护，以避免功率的随机跳变以及电源上电和断电进程的跳变带来的损坏；
．尽管人类看不见激光器的近红外光，可是，进入眼睛内的光柱仍是会聚集在视网模上,此种可以引起永久性的损伤，再加上激光器功用,这二者均对人体安全均存在着严峻的潜在影响，为此要求激光功率输出有必要约束在几百毫瓦以内。
操控VCSEL和激光二极管中的激光电流不仅仅是安全问题，还有功用上的考虑。同半导体的体现共同，VCSEL的最大输出功率跟着温度的下降而线性地添加，输出的波长跟着温度的添加而添加。总而言之,随温度改变而操控电流在确保功用方面是非常重要的。
对光收发模块及其相关技能提出新的要求及完成
对光收发模块及其相关技能提出新的要求
．由带宽的巨大需求引导出光网络的开展；光网络选用光收发模块，将光信号转换为电信号；
．收发模块的制作商不断下降几许尺度，进步信号吞吐率至数吉比特每秒；
．收发模块选用光电二极管接纳光信号,选用激光二极管或VCSEL发送光信号；
．跟着数据速率持续添加，光收发模块的有源光电元件需求更为精细、更为牢靠的功率操控，以阻挠激光毛病,延伸寿数期限而且作业应在希望的输出参数内。
完成与到达上述的要求-数字操控可变电阻的使用
这最终将转向Dallas Semiconductor的可变电阻。要操控流过激光二极管和VCSEL的电流，然后操控功率输出的办法是经过操控电阻来完成的。之前,在适当有一段时间内，技能人员专职于手动调理“校准电位器”,以企图得到一个好的“眼图”,但作用欠安。而这种操控和调校问题的更好解决办法应该是选用一个电可编程的器材-新式数字操控的可变电阻和电位器，由于它可以呼应温度的改变。为此,下面要侧重剖析新式数字操控的可变电阻和电位器与使用。
新式数字操控的可变电阻开发与使用势在必行
尽管不是一个严厉意义上的通讯公司，但在一些相关技能领域，Dallas SemicGnductor公司仍可发挥其特长：数字操控的可变电阻和电位器、EEPROM、温度传感器和超低功耗的CMOS工艺。适应了千兆位光技能的需求，Dallas公司现已出产了一系列产品，并带有一些新的特性。
DSl845是带有EEPROM的双电位器，它是半导体业界第一款内置存储器的电位器，特别合适使用了可插拔于兆位收发端模块中，DSl845将两个线性抽头的电位器和256字节的EEPROM结合在一起，其间后者EEPROM是MSA规范所需的。而较高分辨率的256级电位器可以用于操控调制电流，而100级的电位器用于操控偏置电流。用户可以装备两个输出,并存储抽头方位以及产品系列ID号在片内的非易失性EEPROM存储器中，以作为作业进程中的参阅信息。
关于那些要缩小为SFP封装的模块,可经过选用更高密度集成的元件(包括存储器和两个独立可装备的电位器)来替代多个元件，然后减小空间。进一步来说，DSl845的2线接口可以满意收发器制作商的在线编程要求，而且兼容现有的2线EEPROM。
为了满意更多的特别要求，Dallas公司还开发了DSl846，在一个缩小的TSSOP(簿型小外形封装)内集成了3个线性递变的电位器、非易失性存储器和一个CPU监控电路，在一个如此小的芯片内,这种等级的集成节省了板面,减少了本钱,缩短了供货期,加速了产品的开发。关于DSl845，其非易失性存储器器来装备和存储特别使用的校准数据，以及操控每个电位器的柚头方位，别的，还备有用户特别数据的存储空间。
DSl846的片内微监测器检测电压放改变，一旦检测到超出电压容差规模，微监测器当即复位,并坚持复位状况，直至回到安全的作业条件停止。微监测器可以设定为几个电压复位门限，还包括一个手动复位。而第三个电位器可用于监督其它变量，或用来对别的两个电阻之一进行粗调。
具有集成温度补偿的数字可变电阻的DSl847和DSl848旨在用于日益胀大的激光使用，它们可以在整个温度规模内补偿激光器的温度特性,其内部结构组成见图2所示。
DSl848包括额定的、128字节的通用(用户)EEPROM；除此之外两者是类似的。它们在片内的查寻表(LUT)内存储对应于温度的阻抗特征值，集成的温度传感器在激光器作业期间不断地丈量和陈述温度值，DSl847或DSl848则将温度读数与LUT表内的值进行比较，再按照规划者界说的阻抗特征调整阻抗。温度传感器输出的温度也存储在EEPROM中(每l0ms更新一次)，也可以经过2线总线供给给用户。也就是说,为了对一给定体系的温度改变的温度改变进行补偿，规划人员可以在整个温度规模内以2℃为距离确认所希望的电阻值，井将数据存储在芯片的EEPROM查询表内。作业期间，器材会丈量温度。井据此读取EEPROM查询表，并主动调理电阻。使用这种计划，DSl847/DS1848可以在温度改变叫主动调理体系参数，使体系作业在最佳状况。
还应该阐明的是，DSl847和DSl848是主动作业的。当检测到温度发生改变时,操控电路主动地调整阻抗,以完成电流的补偿,而无须用户干涉。图2中A0、A1、A2地址线是地址挑选引脚答应在串行总线上衔接最多8个器材。 14引脚的DSl847/DS1848封装方式(TSSOP)见图2右侧。
一切的Dallas电路都选用低功耗CMOS技能，有助于坚持在一个较低的功率预算。一切电路作业于整个工业级温度规模，以及3V和5.5V两种电源。
结束语
由上剖析,在宽带需求愈来愈高的今日,光网络通讯是最好的途径,而光网络通讯的完成必需求用光收发模块,但是根据激光技能的光收发模块的安全和功用确保是要由更深层次的数字操控的DSl84x系列可变电阻和电位器来调理校准参数作为支撑。当然这一切光网络通讯技能均归于激光新技能中的明星。
然后也可看出,激光-新技能中的明星,其兴旺发达在某种程度上需求依赖于新式数字操控的DSl84x系列可变电阻和电位器，“而不再需求陈旧的电阻”。
明显，象通讯网络这样的一个巨大、杂乱、开展、微弱的商场，不同的对手应作业于不同的等级。
